| 研究課題/領域番号 |
23K02699
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分09070:教育工学関連
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| 研究機関 | 釧路工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
土江田 織枝 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (10230723)
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| 研究分担者 |
山田 昌尚 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (40220404)
林 裕樹 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (60342440)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | VDT症候群 / まばたきの取得 / 姿勢の検出 / VDT症候群予防 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
VDT作業を適切な姿勢で行わないことや、休憩も取らずに継続的に使用すること、また、まばたきの減少などでVDT症候群が誘発される。これらは自分で気づくことで予防は可能であるが作業に夢中になると忘れがちとなる。本研究ではパソコンの作業中の顔から得られる情報を基に、適切なタイミングでそれらを「気づかせる」促しをすることで、VDT症候群を予防する「気づき」の習慣付けを支援するシステムを開発する。
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| 研究実績の概要 |
パソコンやスマートフォンなどのVDT（Visual Display Terminals）機器は、現代の生活では欠かせないものになっており、昨今では児童生徒までもが使用する機会が増えている。そのため、幅広い年齢でVDT症候群と思われる目の痛みや視力の低下、そして身体や心身の不調などの訴えが急増している。特にVDT機器の使用が原因と思われる、児童生徒の視力の低下は文部科学省の調査の結果から、深刻な状態となっているため対策が急がれる。VDT症候群は、本人が気を付けるだけでもある程度の予防はできるが、作業に集中するとつい予防措置を忘れがちになるので、他者からの声掛けが有効な対策となる。そこで筆者らは、パソコンで作業中の顔や肩の様子から得られる情報を基に、適切なタイミングでの姿勢変化や、まばたきに気づくように促すことで、VDT症候群を予防するシステムの開発を進めている。
2023年度の研究実績は、パソコンのディスプレイの下側中央部に設置したウェブカメラの映像に対して、OpenCVのHaar特徴ベースのCascade型分類器を用いて顔領域を検出し、機械学習ライブラリであるdlibの検出器を用いて取得した顔の特徴点の位置情報により、まばたきの検出と姿勢を判定するシステムを開発した。本システムでは、システムを使用中に利用者がカメラから100cm程度離れてしまうと、顔領域の取得が不安定になった。パソコンを作業中には、パソコンからこの程度の距離になる動作は想定できるため、改善が必要と考える。そこで、2024年度は、顔などの位置情報の取得方法を検討し、システムを使用中の利用者の動作の制限の緩和を行う。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
開発中のVDT症候群を予防するシステムは、多くの人に使ってもらいたいため、できるだけ取り入れやすいように、スペックの高くないパソコンでも使えるように構築する。そのため、顔や上半身の位置の情報の取得に用いるカメラも特殊なものではなく、ごく一般的なウェブカメラを使用したいと考えている。当初はシステムには、小型コンピュータのRaspberry Pi4での構築を行った。そして、利用者へのまばたきや姿勢の通知は、Raspberry Piに接続した電子回路の、LEDを点灯・点滅することで示すこととした。しかし、システムの評価実験の結果、約18%の被験者は、警告のLEDの点灯や点滅には全く気が付かずに、まばたきや姿勢の改善はしなかったという結果が得られた。パソコンの作業中にはディスプレイを集中して見ることが多いため、このような結果になったと考えられる。また、Raspberry Piは安価な面は取り入れやすいが、持ち運びや設置などの面では難しい部分もあることから、2024年度からは、通常のパソコンでも使用が可能なシステムを開発することにした。まばたきや姿勢の改善を促す通知方法についても、画面の表示と警告音を用いることにした。警告音にはそれぞれに特徴をもたせることで、まばたきか姿勢のどちらかなのかがわかるようにする。本システムは個人で使えることが目的の一つであるため、システムの使い方なども誰かに教えてもらうのではなく、システムを起動時の画面に使い方の情報を表示することで、利用者が自分で容易に確認して正しく使えるようにする。また、正しい姿勢の基準となる基本姿勢と、現在の姿勢を視覚的にも確認できるような表示画面の実装や、基本姿勢の再設定などを容易に行えるような機能を実装し、評価実験によりシステムの評価を行う。
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| 今後の研究の推進方策 |
開発中のVDT症候群を予防するシステムは、起動時に姿勢の基準となる適切な姿勢（基本姿勢）を一定時間保ってもらい、その間に取得した顔や肩などの位置情報を基準として、現在の姿勢の状態を判断している。基本姿勢を保ってもらう時間は5秒程度ではあるものの、現在のシステムでは、席を立ったときや、大きく姿勢が崩れたときなどは、再度基本姿勢の設定をし直す必要がある。そのため、システムの利用者はある程度、動きに制約が出るなどの問題が生じている。システムの使いやすさなどを考えると、基本姿勢の設定の手間や時間なども改善したいと考える。具体的には、姿勢の評価に使っている顔や肩などの位置情報（座標）について、システムの利用者個人のデータを基本姿勢として設定するのではなく、基本姿勢をとったときの学習データなどを構築し、そのデータを基に、機械学習により姿勢の判定を実装することを検討する。これにより、基本姿勢の設定は必要なくなるため、間違えた基本姿勢を設定したり、再設定の手間がなくなる。
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